Определение токов короткого замыкания

Коротким замыканием (КЗ) называется нарушение нормальной работы электрической установки, вызванное замыканием фаз между собой, а в системах с изолированной нейтралью также замыкание фаз на землю. Такой режим является самым тяжелым для элементов системы. И именно по нему производят выбор и проверку электрооборудования подстанции.

При коротких замыканиях токи в фазах увеличиваются, а напряжение снижается. Как правило, в месте К.З. возникает электрическая дуга, которая вместе с сопротивлением пути тока образует переходное сопротивление. Непосредственное К.З. без переходного сопротивления в месте повреждения называется металлическим К.З. Пренебрежение переходным сопротивлением значительно упрощает расчет и дает максимально возможное при одних и тех же исходных условиях значения тока К.З. для выбора аппаратуры необходим именно этот расчет.

При расчете токов К.З. примем следующие допущения: - не учитываются емкости, а следовательно и емкостные токи в кабельной линии; - трехфазная цепь считается симметричной, сопротивления фаз равными друг другу; - отсутствует насыщение стали электрических машин - не учитываются токи намагничивания трансформаторов; - не учитывается сдвиг по фазе э.д.с. различных источников питания, входящих в расчетную схему; - не учитывается влияние регулирования коэффициента трансформации силовых трансформаторов на величину напряжения короткого замыкания (U_КЗ%) этих трансформаторов;

- не учитываются переходные сопротивления в месте короткого замыкания.

Указанные допущения приводят к незначительному преувеличению токов короткого замыкания (погрешность не превышает 10%, что допустимо)[3]. Расчетная схема подстанции приведена на рисунке 1.5. На расчетной схеме в однолинейном изображении указаны источники питания (в данном случае энергосистема) и элементы сети (линии электропередач, трансформаторы), связывающие источники питания с точками К.З.; а так же параметры всех элементов, необходимых для расчета токов К.З. Схему замещения подстанции для расчета тока короткого замыкания рисунке 1.6 составляют по расчетной схеме. Для этого все элементы схемы заменяются соответствующими сопротивлениями В целях упрощения расчета для каждой электрической ступени в расчетной схеме вместо ее действительного напряжения на шинах указано низкое напряжение U_НН , кВ.

Наибольшие токи К.З. в нашей схеме могут возникнуть при отключенных секционных выключателях. Рассмотрим этот режим, определим токи К.З. в точках К-1, К-2. Ток К.З. в точке К-3 определяется на шинах 0,38 кВ ТП.

Для расчета токов короткого замыкания в точках К-1, К-2, К-3 необходимо определить индуктивные сопротивления всех элементов схемы. Определим сопротивления всех элементов схемы рисунков 1.5 и 1.6, приведем их к базисному напряжению 115 кВ

Данные для расчета токов К.З.

U_H = 110 кВ,

S_б = 100 МВА,

S_к = 630 МВА,

Х₀ = 0.4 Ом/км, L = 20 км;

U_H = 110 кВ,

S_н = 6,3 МВА.

Расчет сопротивлений элементов схемы произведем по формулам:

(1.15)

(1.16)

(1.17)

Расчет сопротивлений элементов схемы:

,

,

Произведем расчет токов короткого замыкания в точке К1 по формулам: (1.18)

(1.19)

(1.20)

,

Мощность в точке короткого замыкания:

(1.21)

Найдем ударный ток в точке К1 по формуле:

(1.22)

К_уд=1,8 2

Произведем расчет токов короткого замыкания в точке К2 по формулам:

(1.23)

(1.24)

(1.25)

Произведем расчет токов короткого замыкания:

,

,

Мощность в точке короткого замыкания:

(1.26)

Найдем ударный ток в точке К2 по формуле (1.35):

К_уд=1,92

Расчет максимального тока произведем по формуле:

1.27)

I_max=0.8*10132/ *110=43,3 кА

Расчеты устойчивого, ударного токов короткого замыкания и мощности короткого замыкания в точках К1, К2 приведены в таблице 1.7.

Таблица 1.7–Расчетные токи К.З.